第9期 王立军等：回火温度对1500MPa级直接淬火钢组织与性能的影响 1155 球形，平均尺寸约10四600℃回火后的析出相大 小不一、形态各异，大多尺寸为50~120四少数析 出相尺寸大于150？应属原始凝固态组织残留的 产物，析出相呈现椭球形、矩形和近似球形等多种 形态. 需要说明的是，本文设计的实验钢成分复杂，所 含碳氮化物的形成元素种类多（包括C:M9NbV 和T).表2给出了钢中常见的立方系析出物相的 0.2m 化学式及其晶格常数.可见，各物相晶格常数极其 图8400℃回火后板条马氏体内粗化的飞碳化物形貌 接近，单凭能谱分析和衍射斑点标定并不能精确确 Fg 8 Morthokgy of coarsened e-carbides n lath manensite after 定物相化学式.所以本文定义析出相为复杂碳氮化 mpering at400℃ 物，目前的实验仪器无法精确测定各物相的具体化 从图中可以看出：淬火态析出粒子较为细小且近似 学式. a 50nm 200 nm 100m 图9回火前后析出粒子的形貌及能谱.（淬火态：(b以，(9600℃回火 Fg 9 Morthokges and energy spectrum ofprec pitation particles be fore and after wmpering a)as quenched b)c)tmpered at 600℃ 表2钢中常见的立方系析出物及其品格常数 是，在a-F中，析出物的位向与基体存在的相关 Tab e2 Series of common cubic prec pitaes n the tested seels and he 性1为(001)M(GN)∥(001)a-Fe[010M(C corresponding lattioe constant )∥L110a-Fe在这种取向关系下，析出相晶格 立方系物相晶格常数a/m 立方系物相品格常数/m NIC 0447 (Nb TiC 0443 与a-Fe晶格在三个相互垂直方向上的错配度不 NIN 0439 N 0414 等，因此析出物应以椭球形、长条形或其他不规则形 NK(C N) 0444 MeC 0416 态出现.本研究发现的淬火态析出物大多为近似球 TN 0424 Ma 0427 形，据此可以推断立方结构的析出粒子基本在奥氏 TC 体中形核，在整个冷却相变过程中长大，但未明显粗 0433 CcC 0403 Ti(C N) 0428 CN 0414 化相变后的马氏体或贝氏体未涌现大量第2相析 出核心.600℃回火后的析出形貌呈椭球形、矩形和 己有的研究表明⑧，碳氮化物在奥氏体中析出 近似球形等多种形态，说明部分析出相继承淬火态 时，与奥氏体之间存在平行位向关系：(001)M(C 原始析出物形貌在奥氏体中形核，在马氏体基体内 )∥(O01)x[O1OM(C∥[010Y.在这种平 长大和粗化，最终形态为近似球形；另一部分析出相 行取向关系下，析出相晶格与奥氏体晶格在三个相 应为在马氏体内形核、生长，因而最终呈现椭球形或 互垂直方向上的错配度相等.这意味着析出相一旦 矩形.此外，在马氏体内形核的析出相虽显示为长 在奥氏体中形核析出，其长大必然沿着各个方向或 条形或椭球形（图7和图8，但因长条形和椭球形 三个相互垂直的方向上同时均衡生长.因此，在奥 的界面能高于平衡球形界面能因而若长时间高温 氏体中析出的碳氮化物应为球形或近似球形.但 回火，长条形或椭球形析出有自发向球形演化并逐第 9期 王立军等 :回火温度对 1 500MPa级直接淬火钢组织与性能的影响 图 8 400℃回火后板条马氏体内粗化的 ε碳化物形貌 Fig.8 Morphologyofcoarsenedε-carbidesinlathmartensiteafter temperingat400℃ 从图中可以看出 :淬火态析出粒子较为细小且近似 球形 ,平均尺寸约 10 nm;600 ℃回火后的析出相大 小不一、形态各异, 大多尺寸为 50 ～ 120 nm,少数析 出相尺寸大于 150 nm, 应属原始凝固态组织残留的 产物 ,析出相呈现椭球形、矩形和近似球形等多种 形态 . 需要说明的是 ,本文设计的实验钢成分复杂 ,所 含碳氮化物的形成元素种类多 (包括 Cr、Mo、Nb、V 和 Ti).表 2给出了钢中常见的立方系析出物相的 化学式及其晶格常数 .可见, 各物相晶格常数极其 接近 ,单凭能谱分析和衍射斑点标定并不能精确确 定物相化学式 .所以本文定义析出相为复杂碳氮化 物, 目前的实验仪器无法精确测定各物相的具体化 学式 . 图 9 回火前后析出粒子的形貌及能谱.(a)淬火态;(b), (c)600℃回火 Fig.9 Morphologiesandenergyspectrumofprecipitationparticlesbeforeandaftertempering:(a)as-quenched;(b), (c)temperedat 600℃ 表 2 钢中常见的立方系析出物及其晶格常数 Table2 Seriesofcommoncubicprecipitatesinthetestedsteelsandthe correspondinglatticeconstant 立方系物相 晶格常数 a/nm NbC 0.447 NbN 0.439 Nb(C, N) 0.444 TiN 0.424 TiC 0.433 Ti(C, N) 0.428 立方系物相 晶格常数 a/nm (Nb, Ti)C 0.443 VN 0.414 Mo2C 0.416 MoC 0.427 CrC 0.403 CrN 0.414 已有的研究表明 [ 18] ,碳氮化物在奥氏体中析出 时 ,与奥氏体之间存在平行位向关系:(001)M(C, N)∥(001)γ, [ 010] M(C, N)∥[ 010] γ.在这种平 行取向关系下,析出相晶格与奥氏体晶格在三个相 互垂直方向上的错配度相等 .这意味着析出相一旦 在奥氏体中形核析出, 其长大必然沿着各个方向或 三个相互垂直的方向上同时均衡生长 .因此 ,在奥 氏体中析出的碳氮化物应为球形或近似球形 .但 是, 在 α--Fe中 , 析出物的位向与基体存在的相关 性 [ 18]为 (001)M(C, N)∥ (001)α--Fe, [ 010] M(C, N)∥[ 110] α--Fe.在这种取向关系下 ,析出相晶格 与 α--Fe晶格在三个相互垂直方向上的错配度不 等, 因此析出物应以椭球形、长条形或其他不规则形 态出现.本研究发现的淬火态析出物大多为近似球 形, 据此可以推断立方结构的析出粒子基本在奥氏 体中形核 ,在整个冷却相变过程中长大 ,但未明显粗 化,相变后的马氏体或贝氏体未涌现大量第 2相析 出核心.600 ℃回火后的析出形貌呈椭球形、矩形和 近似球形等多种形态 ,说明部分析出相继承淬火态 原始析出物形貌,在奥氏体中形核 ,在马氏体基体内 长大和粗化,最终形态为近似球形 ;另一部分析出相 应为在马氏体内形核、生长, 因而最终呈现椭球形或 矩形 .此外, 在马氏体内形核的析出相虽显示为长 条形或椭球形(图 7和图 8), 但因长条形和椭球形 的界面能高于平衡球形界面能, 因而若长时间高温 回火 ,长条形或椭球形析出有自发向球形演化并逐 · 1155·